發(fā)布時(shí)間：2017-03-25 16:08

  本文關(guān)鍵詞：對(duì)撞機(jī)上的Higgs物理唯象研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：Higgs場(chǎng)無(wú)論是在標(biāo)準(zhǔn)模型里還是新物理模型里都扮演著十分重要的角色,不僅可以通過(guò)Higgs機(jī)制為規(guī)范玻色子提供質(zhì)量,也可以通過(guò)Yukawa耦合為物質(zhì)費(fèi)米子提供質(zhì)量。雖然過(guò)去數(shù)十年里,大量實(shí)驗(yàn)和理論研究均表明標(biāo)準(zhǔn)模型在描述低能電弱物理方面是成功的,但其與目前LHC的Higgs數(shù)據(jù)依然存在的微小差別及其自身的缺陷都預(yù)示著仍然可能會(huì)有新物理存在。所以,在新物理框架內(nèi)繼續(xù)深入研究Higgs物理依然是當(dāng)今粒子物理研究的前沿課題。本系列工作第一部分是關(guān)于γ-SUSY模型下的Higgs物理唯象學(xué)以及LHC上Higgs對(duì)產(chǎn)生過(guò)程研究。γ-SUSY模型是λ取值在1.0附近、tanβ取值通常小于10的次最小超對(duì)稱模型(NMSSM),是一種相對(duì)來(lái)說(shuō)更為自然的超對(duì)稱理論。隨著Higgs數(shù)據(jù)的持續(xù)更新,ATLAS和CMS兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組的結(jié)果日趨接近,存活事例的)(2相比以前工作整體上都有大幅下降,對(duì)理論自然性的討論的重要作用日趨顯現(xiàn)。本文首先掃描了γ-SUSY的參數(shù)空間,并要求所得存活事例滿足各種理論和實(shí)驗(yàn)限制(包括ATLAS和CMS在2014年夏天更新的Higgs數(shù)據(jù)),然后研究Higgs玻色子的性質(zhì)。關(guān)于γ-SUSY的研究表明：·關(guān)于最輕的標(biāo)量Higgs玻色子(h1),即類標(biāo)準(zhǔn)模型Higgs(h),有如下結(jié)論：2014年的Higgs數(shù)據(jù)依然允許h中含有較多的單態(tài)成分,最高可達(dá)25%,同時(shí)非標(biāo)準(zhǔn)模型的二重態(tài)成分被限制在1%以下；對(duì)于h與光子γ、規(guī)范玻色子Z以及頂夸克的相互作用,計(jì)算歸一化后的耦合系數(shù)Chγγ/SM、Chzz/SM和Ghtt/SM,它們偏離1的程度均被限制在15%以內(nèi)(95%置信水平)。h的三線性自耦合強(qiáng)度相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)模型能夠被抬高10倍以上；考慮理論自然性后,所允許的抬高幅度有所降低�！りP(guān)于次輕的標(biāo)量Higgs玻色子(萬(wàn),2),有如下結(jié)論：理論的自然性要求并不傾向于mh2高至TeV量級(jí)。當(dāng)mh2低于500GeV時(shí),h2的組成成分基本接近于純單態(tài)或者純非標(biāo)準(zhǔn)模型二重態(tài)。對(duì)于單態(tài)成分為主的h2,質(zhì)量可以最輕可達(dá)150GcV,但其與標(biāo)準(zhǔn)模型費(fèi)米場(chǎng)的耦合非常弱,因此唯象研究意義不大。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)模型二重態(tài)成分為主的h2,質(zhì)量最輕可至200GeV；歸一化后的耦合系數(shù)Ch2tt/SM|≥0.2,最高值比1略小；|cH2BB/SM|通常都比1大,最高值甚至可以到6。這說(shuō)明當(dāng)tanβ取值很小時(shí),h2gg耦合可能會(huì)非常接近于標(biāo)準(zhǔn)模型的hgg耦合。h2不論是單態(tài)成分為主還是二重態(tài)成分為主,h2hh耦合都可能非常強(qiáng),h2→hh可以成為h2的主要衰變方式�！�(duì)于LHC上的Higgs成對(duì)產(chǎn)生過(guò)程pp→hh截面,主要存在三種抬高機(jī)制：標(biāo)量頂夸克的圈圖修正,h2的共振效應(yīng)(s-道)以及h的強(qiáng)自耦合效應(yīng)。在這些機(jī)制的共同作用下,λ-SUSY模型里的Higgs對(duì)產(chǎn)生過(guò)程的截面相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)模型可以提高100倍以上。LHC再次運(yùn)行之后,可能藉此效應(yīng)來(lái)檢驗(yàn)λ-SUSY模型。本系列工作第二部分關(guān)于在最小脹子模型(MDM)下的未來(lái)Higgs工廠(TLEP)上Zh聯(lián)合產(chǎn)生過(guò)程研究。MDM是在標(biāo)準(zhǔn)模型基礎(chǔ)上擴(kuò)充一個(gè)單態(tài)標(biāo)量dilaton場(chǎng)和一個(gè)類矢量頂夸克伴場(chǎng)。本文先將滿足各種理論和實(shí)驗(yàn)限制的存活事例同LHC的Higgs數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。再針對(duì)1σ范圍內(nèi)的事例,計(jì)算其在Higgs工廠(s(1/2)=240GeV)上的Zh聯(lián)合產(chǎn)生過(guò)程e+e-μZh的產(chǎn)生截面(包含圈圖修正),以及h隨之衰變到bb和γγ的產(chǎn)生信號(hào)。關(guān)于MDM的研究結(jié)果表明：·在重dilaton情況下,σ(e+e-μZh)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言值的偏離為-15%到85%,原因在于樹圖層次上hZZ耦合的改變以及Higgs自耦合作用引入的圈圖修正貢獻(xiàn)可能較大。Higgs工廠上的e+e-→Zh過(guò)程以及LHC((?)s=14TeV)上的pp→hh過(guò)程也能夠限制MDM的參數(shù)空間。如果要求σ(e+e-→Zh)相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言值偏離不超過(guò)1%,且σ(pp→hh)目對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言值偏離不超過(guò)50%,MDM模型的tanθs就被限制在-0.1tanθs0.3范圍內(nèi),bb和γγ信號(hào)也將被分別限制在|Rbb|2%和|Rrr|7%范圍內(nèi),Higgs自耦合也被限制在Chhh/SM4.0范圍內(nèi)。·在輕dilaton情況下,σ(e+e-→Zh)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言值偏離可達(dá)-7%,如果進(jìn)一步要求其偏離不大于1%,則有0tanθs0.1以及-10%Rbb、Bγγ1%�！ご送膺�討論了MDM模型中t'粒子對(duì)Zh聯(lián)合產(chǎn)生過(guò)程e+e-→Zh截面的圈圖修正,并具體介紹了處理紫外發(fā)散的方法。結(jié)果顯示一個(gè)較大的sinθL可以有效增強(qiáng)t'修正貢獻(xiàn)。比如當(dāng)sin θL=0.2時(shí),t'修正相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)模型所預(yù)言截面的修正分別可以達(dá)到0.26%((Se+e)=250GeV)或2%((?)Se+e-=1000GeV)。因此,如果t'場(chǎng)真實(shí)存在,未來(lái)Higgs工廠可藉此效應(yīng)來(lái)檢驗(yàn)MDM模型的正確性。
【關(guān)鍵詞】：λ-SUSY Higgs pp→hh MDM e~+e~-→
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O572.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 Higgs玻色子11-12
• 1.2 論文選題和結(jié)構(gòu)12-17
• 1.2.1 選題動(dòng)機(jī)12-16
• 1.2.2 論文結(jié)構(gòu)16-17
• 第二章 標(biāo)準(zhǔn)模型及其擴(kuò)展17-37
• 2.1 標(biāo)準(zhǔn)模型17-21
• 2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)模型的拉氏量與Higgs機(jī)制17-20
• 2.1.2 尋找新物理20-21
• 2.2 NMSSM模型21-31
• 2.2.1 NMSSM模型的超勢(shì)和軟破缺項(xiàng)23-25
• 2.2.2 NMSSM模型的Higgs場(chǎng)25-29
• 2.2.3 NMSSM模型的超粒子場(chǎng)29-31
• 2.3 MDM模型31-36
• 2.3.1 MDM模型的拉氏量和Higgs場(chǎng)32-33
• 2.3.2 MDM模型的頂夸克及其伴場(chǎng)33-34
• 2.3.3 MDM模型的Higgs場(chǎng)及Dilaton場(chǎng)耦合34-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第三章 λ-SUSY模型Higgs物理及pp→hh過(guò)程研究37-59
• 3.1 物理的Higgs場(chǎng)質(zhì)量本征態(tài)37-39
• 3.2 實(shí)驗(yàn)限制及掃描策略39-41
• 3.3 理論自然性與Higgs數(shù)據(jù)對(duì)參數(shù)空間的限制41-43
• 3.4 最輕的標(biāo)量Higgs玻色子43-47
• 3.4.1 h_1的構(gòu)成成分44-45
• 3.4.2 h_1的耦合45-47
• 3.5 次輕的標(biāo)量Higgs玻色子47-53
• 3.5.1 h_2的成分結(jié)構(gòu)47-49
• 3.5.2 二重態(tài)成分為主的h_249-51
• 3.5.3 單態(tài)成分為主的h_251-53
• 3.6 Higgs對(duì)產(chǎn)生過(guò)程pp→hh53-57
• 3.6.1 標(biāo)準(zhǔn)模型Higgs對(duì)產(chǎn)生模式53-55
• 3.6.2 超對(duì)稱模型Higgs對(duì)產(chǎn)生抬高機(jī)制55-57
• 3.7 本章小結(jié)57-59
• 第四章 MDM模型e~+e~-→Zh過(guò)程研究59-77
• 4.1 實(shí)驗(yàn)限制及掃描策略59-60
• 4.2 Zh聯(lián)合產(chǎn)生過(guò)程e~+e~-→Zh60-63
• 4.2.1 Zh聯(lián)合產(chǎn)生過(guò)程的圈圖修正61-62
• 4.2.2 新物理對(duì)σ(e~+e~-→Zh)貢獻(xiàn)62-63
• 4.3 重Dilaton唯象63-67
• 4.3.1 重Dilaton模型參數(shù)空間63-66
• 4.3.2 重Dilaton模型的bb和γγ信號(hào)66-67
• 4.4 輕Dilaton唯象67-70
• 4.4.1 輕Dilaton模型參數(shù)空間67-69
• 4.4.2 輕Dilaton模型的bb和γγ信號(hào)69-70
• 4.5 頂夸克及其伴場(chǎng)的修正貢獻(xiàn)70-75
• 4.5.1 ZZh頂角修正70-72
• 4.5.2 處理紫外發(fā)散72-73
• 4.5.3 修正貢獻(xiàn)73-75
• 4.6 本章小結(jié)75-77
• 第五章 總結(jié)與展望77-81
• 附錄A △_z、△_h以及χ~2計(jì)算方法81-93
• A.1 精細(xì)調(diào)節(jié)：△_z、△_h計(jì)算81-90
• A.1.1 △_z計(jì)算81-86
• A.1.2 △_h計(jì)算86-90
• A.2 Higgs數(shù)據(jù)：χ~2計(jì)算90-93
• 附錄B 常用的圈圖函數(shù)93-95
• B.1 標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)93
• B.2 基本函數(shù)93
• B.3 遞推關(guān)系93-95
• 附錄C MDM圈圖修正涉及的耦合系數(shù)以及E_i和F_i函數(shù)95-99
• C.1 耦合系數(shù)95-96
• C.2 E_i和F_i函數(shù)96-99
• 參考文獻(xiàn)99-109
• 致謝109-111
• 攻讀學(xué)位期間完成的論文111-113

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 陳小林,張慶營(yíng);玻色子親態(tài)比系數(shù)的公式(Ⅰ)——三玻色子親態(tài)比系數(shù)的顯示式[J];湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1992年04期

2 張慶營(yíng)，馮芒，王保林;玻色子表面相互作用與核譜（二）[J];湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1994年05期

3 張慶營(yíng)，陳小林，馮芒，闕建中;三玻色子核的核譜研究[J];高能物理與核物理;1994年04期

4 張慶營(yíng)，，馮芒，陳小林，方細(xì)明;玻色子親態(tài)比系數(shù)的公式（Ⅱ）─—四玻色子親態(tài)比系數(shù)的顯示式[J];湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1995年03期

5 劉明輝;祝成光;;W玻色子極化的蒙特卡羅研究[J];山東大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版);2008年05期

6 楊國(guó)琛;羅遼復(fù);陸W

本文編號(hào)：267435